Động cơ bước tuyến tính, còn được gọi làđộng cơ bước tuyến tínhĐộng cơ quay sử dụng lõi rôto từ tính tương tác với trường điện từ xung do stato tạo ra để tạo ra chuyển động quay. Bên trong động cơ có động cơ bước tuyến tính để chuyển đổi chuyển động quay thành chuyển động tịnh tiến. Động cơ bước tuyến tính có thể thực hiện chuyển động tịnh tiến hoặc chuyển động tịnh tiến trực tiếp. Nếu sử dụng động cơ quay làm nguồn năng lượng để chuyển đổi thành chuyển động tịnh tiến, thì cần có các bánh răng, cấu trúc cam và các cơ cấu như dây đai hoặc dây dẫn. Động cơ bước tuyến tính được giới thiệu lần đầu vào năm 1968, và hình dưới đây cho thấy một số động cơ bước tuyến tính điển hình.
Nguyên lý cơ bản của động cơ tuyến tính dẫn động ngoài
Rôto của động cơ bước tuyến tính dẫn động ngoài là một nam châm vĩnh cửu. Khi dòng điện chạy qua cuộn dây stato, cuộn dây stato tạo ra một từ trường vectơ. Từ trường này làm cho rôto quay một góc nhất định, sao cho hướng của cặp từ trường của rôto trùng với hướng của từ trường stato. Khi từ trường vectơ của stato quay một góc, rôto cũng quay một góc với từ trường này. Với mỗi xung điện đầu vào, rôto điện quay một góc và tiến một bước. Nó tạo ra độ dịch chuyển góc tỷ lệ thuận với số xung đầu vào và tốc độ tỷ lệ thuận với tần số xung. Thay đổi thứ tự cấp điện cho các cuộn dây sẽ đảo chiều quay của động cơ. Do đó, sự quay của động cơ bước có thể được điều khiển bằng cách điều khiển số xung, tần số và thứ tự cấp điện cho các cuộn dây động cơ của mỗi pha.
Động cơ sử dụng một trục vít làm trục đầu ra, và một đai ốc truyền động bên ngoài được ăn khớp với trục vít nằm bên ngoài động cơ, tạo ra một khoảng cách nhất định để ngăn trục vít và đai ốc quay tương đối với nhau, từ đó đạt được chuyển động tuyến tính. Kết quả là một thiết kế được đơn giản hóa đáng kể, cho phép sử dụng trực tiếp các động cơ bước tuyến tính để tạo chuyển động tuyến tính chính xác trong nhiều ứng dụng mà không cần lắp đặt thêm cơ cấu liên kết cơ khí bên ngoài.
Ưu điểm của động cơ tuyến tính dẫn động ngoài
Động cơ bước vít tuyến tính chính xác có thể thay thế xi lanh trong...một số ứng dụngNhờ đó, động cơ bước trục vít tuyến tính đạt được những ưu điểm như định vị chính xác, tốc độ điều khiển được và độ chính xác cao. Chúng được sử dụng rộng rãi trong nhiều ứng dụng bao gồm sản xuất, hiệu chuẩn chính xác, đo lường chất lỏng chính xác, di chuyển vị trí chính xác và nhiều lĩnh vực khác đòi hỏi độ chính xác cao.
▲Độ chính xác cao, độ chính xác định vị lặp lại lên đến ±0,01mm
Động cơ bước vít tuyến tính giảm thiểu vấn đề độ trễ nội suy nhờ cơ cấu truyền động đơn giản, độ chính xác định vị, độ lặp lại và độ chính xác tuyệt đối. Nó dễ chế tạo hơn so với "động cơ quay + vít". Độ chính xác định vị lặp lại của vít thông thường trong động cơ bước vít tuyến tính có thể đạt ±0,05mm, và độ chính xác định vị lặp lại của vít bi có thể đạt ±0,01mm.
▲ Tốc độ cao, lên đến 300m/phút
Tốc độ của động cơ bước vít me tuyến tính là 300m/phút và gia tốc là 10g, trong khi tốc độ của vít me bi là 120m/phút và gia tốc là 1,5g. Tốc độ của động cơ bước vít me tuyến tính sẽ được cải thiện hơn nữa sau khi giải quyết thành công vấn đề nhiệt, trong khi tốc độ quay của "động cơ servo & vít me bi" bị hạn chế và khó có thể cải thiện thêm.
Tuổi thọ cao và dễ bảo trì
Động cơ bước vít me tuyến tính phù hợp với yêu cầu độ chính xác cao vì không có sự tiếp xúc giữa các bộ phận chuyển động và các bộ phận cố định do khe hở lắp đặt, và không có sự mài mòn do chuyển động tịnh tiến tốc độ cao của các bộ phận chuyển động. Vít me bi không thể đảm bảo độ chính xác trong chuyển động tịnh tiến tốc độ cao, và ma sát tốc độ cao sẽ gây mài mòn đai ốc vít me, ảnh hưởng đến độ chính xác của chuyển động và không đáp ứng được yêu cầu độ chính xác cao.
Lựa chọn động cơ tuyến tính dẫn động ngoài
Khi thiết kế các sản phẩm hoặc giải pháp liên quan đến chuyển động tuyến tính, chúng tôi khuyên các kỹ sư nên tập trung vào những điểm sau.
1. Tải trọng của hệ thống là bao nhiêu?
Tải trọng của hệ thống bao gồm tải trọng tĩnh và tải trọng động, và thường thì kích thước của tải trọng sẽ quyết định kích thước cơ bản của động cơ.
Tải trọng tĩnh: lực đẩy tối đa mà vít có thể chịu được khi ở trạng thái nghỉ.
Tải trọng động: lực đẩy tối đa mà vít có thể chịu được khi đang chuyển động.
2. Tốc độ quay tuyến tính của động cơ là bao nhiêu?
Tốc độ quay của động cơ tuyến tính có liên quan mật thiết đến bước ren của vít me, một vòng quay của vít me tương ứng với một bước ren của đai ốc. Đối với tốc độ thấp, nên chọn vít me có bước ren nhỏ hơn, còn đối với tốc độ cao, nên chọn vít me có bước ren lớn hơn.
3. Hệ thống cần đáp ứng yêu cầu về độ chính xác như thế nào?
Độ chính xác của vít: Độ chính xác của vít thường được đo bằng độ chính xác tuyến tính, tức là sai số giữa hành trình thực tế và hành trình lý thuyết sau khi vít quay một vòng khô.
Độ chính xác định vị lặp lại: Độ chính xác định vị lặp lại được định nghĩa là độ chính xác của hệ thống trong việc có thể đạt đến vị trí được chỉ định một cách lặp đi lặp lại, đây là một chỉ số quan trọng đối với hệ thống.
Khe hở: khe hở giữa vít và đai ốc khi ở trạng thái nghỉ, khi hai bộ phận có thể di chuyển tương đối theo trục. Khi thời gian làm việc tăng lên, khe hở cũng sẽ tăng do mài mòn. Có thể bù hoặc hiệu chỉnh khe hở bằng đai ốc loại bỏ khe hở. Khi cần định vị hai chiều, khe hở là một vấn đề cần quan tâm.
4. Các lựa chọn khác
Trong quá trình lựa chọn, cần xem xét thêm các vấn đề sau: Việc lắp đặt động cơ bước tuyến tính có phù hợp với thiết kế cơ khí không? Làm thế nào để kết nối vật thể chuyển động với đai ốc? Hành trình hiệu dụng của trục vít là bao nhiêu? Loại bộ truyền động nào sẽ được sử dụng?
Thời gian đăng bài: 16/11/2022